冲蚀磨损是指零件表面受到固体、液体、气体微粒冲击使材料从表面流失的现象，如水滴冲击石头，水煤浆冲刷输送管道，河水冲击水轮机叶片，煤块冲击风扇磨煤机叶片等。

 

气体或液体所携带的磨粒以一定速度冲击零件表面时．会发生能量交换，或者说是能量再分配。被冲击的表面发生弹塑性变形与断裂，磨粒破碎和反弹，所消耗的动能主要以热的形式表现出来。材料的磨损过程与冲击角度和速度、磨粒的性质相在载体中的浓度、环境条件及材料的性质有关。

图1-16是能量分配的示意图。垂直入射的球九冲击后仅剩下入射能量的1％-10％，其余大部分能量均失散在表面上，其中包括对冲蚀不起作用的弹性波损耗(1-5％)及塑性压痕所消耗的大量能量(1-90％)。消耗在材料上的总能量有80％变成效而失散，约10％以形成品体位带或其他晶体缺陷而储存在材料内。斜射的立方块和球丸在能量分配上显示出另外的比例关系。

在外来粒子的冲击下，表面可能发生弹性变形和塑性变形，同时动能转化为热能，使材料表面升温从而降低了材料的屈服强度、使材料表面产生压痕。压痕一般有四种类型：

(1)切削型；

(2)犁沟型；

(3)唇型；

(4)压入型(凹坑型)。

各种压痕出现的概率决定于冲击角和磨粒形状等，以普通钢为靶材，以350-490μm的橄榄石（莫氏硬度6.5-7）为磨粒，冲击角为30°时犁沟除出现的概率最大，垂直冲击时，压入坑占多数。

在磨料多次冲击下，金属材料表面以磨屑形式流失。磨屑形貌特征分为：

(1)切屑；

(2)薄片屑；

(3)簇团屑。

三类磨屑对应三种不同的冲蚀磨损机制：

(1)由于冲击粒子的切削作用，材料以簇闭屑形式脱离表面。

(2)由于不断冲击，材料发生加工硬化最后断裂，材料以薄片屑形式从冲击形成的层状表面脱离。

(3)由于冲击时表面盾状物或凸起部分发生断裂，材料以簇团屑形式脱离表面。

脆性材料与韧性材料的磨损规律有些不同，它们是小变形或不变形，在磨粒的冲击下受到最大拉应力而断裂。

 

无论固体粒子还是高速液滴冲击到材料表面上，只要入射速度达到某一临界值，均会造成冲蚀。用喷砂型冲蚀定义的材料冲蚀率为单位重量粒子造成材料流失的雹量或体积，其量纲为mg／g或mm3／g。液体冲蚀或气体冲蚀破坏除用单位时间的失重表示外，还可以用平均破坏深度，即一定面积上冲蚀的平均深度表示(材料冲蚀失重除以比重和冲蚀面积，单位为mm2)。冲蚀率不是材料的固有性质而是一个受系统因素影响的参数。它主要受三个方面因素控制：环境参数如粒子的速度、冲击角、浓度、环境温度等；磨粒性质如硬度、粒度、可破碎性以及材料性能如材料强度、热物理性能等。

1．冲击角的影响

塑性材料在20一30°冲击射角时冲蚀率出现最大值，而脆性材料在一般情况下最大冲蚀率出现在接近90°角处。图1-17是金属铝及氧化铝受SiC粒子冲蚀时冲蚀串随冲击角变化情况。

2. 速度影响

冲蚀率与速度的关系式为：

图1-18为8种材料冲蚀率与速度的关系曲线。

3．磨粒的影响

(1)磨粒硬度

不但比靶材硕的磨粒能冲蚀材料，比靶材软的磨粒也会造成冲蚀磨损。对不同的天然和工业材料进行的冲蚀试验，冲蚀宰相硬度关系为：

(2)磨粒形状

多角形的磨粒比圆磨粒在同样条件下的冲蚀率大，如果冲击角是45°，两者冲蚀率可相差4倍。甚至多角形磨粒硬度较低时，也比圆形的冲蚀能力大。

(3)磨粒大小

对于工程合金和弹性塑料，冲蚀串与磨粒大小之间有一临界尺寸，大于这一临界尺寸，磨粒尺寸影响基本消失。

4．冲蚀时间的影响

冲蚀磨损不同于粘着磨损和磨料磨损，它呈现出一个较长的孕育期。软的塑性材料由固体粒子引起的冲蚀才有孕育期。一般固体材料、包括钢在内，没有明显的孕育期。一般固体材料、包括钢在内，没有明显的孕育期，立即进入稳定冲蚀磨损状态。孕育可能是表面粗糙及加工硬化引起的，也可能由磨粒沉积引起的。

5．靶材性能的影响

如前所述，靶材性能的持点主要决定于脆性或是塑性。而不同材料的相对待性也决定于冲击状态。脆性材料在小粒子小冲击角冲击时较耐磨，而塑性材料则在大冲击角下耐磨。